Rodamientos bajo la lupa

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En México, la manufactura de dispositivos médicos ha crecido de manera sostenida. En la medida que los avances ortopédicos se hacen exponenciales, también se abren nuevas oportunidades la industria metalmecánica. El presente artículo, proporcionado por nuestros socios GIE Media, explica la importancia de los rodamientos como componentes fundamentales en la fabricación de miembros artificiales.

El incidente de las bombas en el maratón de Boston hizo de realidad las prótesis para millones de personas no solo en aquella ciudad estadounidense, sino en todo el mundo. Aquél día, 16 personas perdieron algún miembro. Como fue un ataque estaque a civiles en suelo estadounidense y debido a que algunas de las víctimas fueron niños, sentimos el impacto de sus pérdidas de una manera más personal. Pronto nos preocupamos por el futuro que tendrían que enfrentar. Para muchas de esas víctimas, las más afortunadas, ese futuro significó el uso de prótesis.

La mayoría de la gente, a menos que tuvieran alguna experiencia personal con prótesis, no saben mucho sobre ellas o sobre lo que significa usar una. Por un lado, hemos viso un atleta correr con dos piernas artificiales. ¿Es acaso este tipo de movilidad normal para cualquier persona que usa una prótesis? ¿Qué tipo de mantenimiento requiere un miembro artificial? ¿Cuántas prótesis requiere una persona en el transcurso de su vida?

A través de los años, con los conflictos en Irak y Afganistán, se han logrado muchos avances en la construcción y la calidad de las prótesis. Uno de los subproductos de la tragedia del maratón fue la creciente atención en lo lejos que puede llegar el desarrollo de la ciencia de las prótesis.

Los arqueólogos han comprobado que las prótesis eran usadas ya desde el antiguo Egipto. La primera referencia documentada de un miembro artificial data de alrededor del año 500 antes de Cristo, cuando Herodoto escribió sobre un prisionero que se liberó de su encadenamiento cortando uno de sus pies para luego reemplazarlo con un pedazo de madera. Los arqueólogos también descubrieron un miembro artificial del año 300 antes de Cristo. Hecha de cobre y madera, la pierna fue desenterrada en Carpi, Italia, en 1858.

Los mayores avances en prótesis ocurrieron durante los últimos 150 años. El más significativo es el invento del Dr Giulano Vanghetti, en 1898, de un miembro artificial que podría moverse obedeciendo a las contracciones musculares. Otros avances, incluidas las prótesis de calcetas de succión sobre la rodilla (1946) y posteriormente otros dispositivos que no buscan replicar el miembro natural sino que se enfocan en la disminución de peso para facilitar la aceleración y desaceleración, o bien, la reducción de la fricción.

Desarrollo de componentes

Los rodamientos han sido siempre muy importantes en el diseño de las prótesis de brazos, manos, pies y piernas desde la década de los 70. Durante los últimos 10 a 15 años estos dispositivos se han hecho más dramáticos y dinámicos tanto en diseño como en aplicaciones.

Los rodamientos de diferentes estilos han sido utilizados para brindar rotación y estabilidad  para así ayudar a que se replique el movimiento natural de las coyunturas y el sistema óseo. De esta manera, la evolución en los rodamientos de uso médico ha evolucionado a la par de las prótesis.

En años recientes los diseñadores industriales han comenzado a hacer especificaciones para los rodamientos que han sido empleados de manera tradicional en la industria de la aviación, como las series B500. Estos rodamientos poseen altos factores de carga en diseños esbeltos y compactos. La utilización de casquillos de plástico también ha generado oportunidades para generar diseños más innovadores debido a la factores de durabilidad. Los casquillos de plásticos pueden resistir la exposición a ambientes sucios, mayor peso o altas temperaturas, así como otras condiciones a las que una prótesis podría nunca ser expuesta.

Las personas que requieren prótesis tienen diferentes tallas y formas. Las víctimas del atentado del maratón de Boston fueron adultos de entre 30 y 40 años de edad, así como la niña Jane Richard, de tan sólo siete años. De la misma manera que las prótesis de miembros externos deben entonces ajustarse al tamaños de una persona, también debe suceder así con los diseños de los componentes internos.

Consideraciones de diseño

Entonces, ¿que se requiere considerar en el diseño de una prótesis en lo que respecta a los rodamientos? Tiene que tomar en cuenta un diseño donde las dimensiones del producto sean tan compactas como sea posible sin dejar de ofrecer la capacidad de soportar mucha carga y rotación con rigidez para que el movimiento sea el mismo cada vez con un mínimo de juego axial o movimiento no deseado.

Un aspecto crítico en el diseño que debería ser la sección transversal o el ancho de los rodamientos para que permitan rigidez y eviten que se flexione el eje que está siendo soportado. Siempre que sea posible, se recomienda sellar o encapsular los rodamientos para que no se escape el lubricante y la contaminación no alcance la superficie de los baleros. Esto podría aplicar también a los  extremos de los vástagos empleados en las articulaciones.

En lo que respecta al uso de los rodamientos en el diseño de una prótesis, las preguntas se deben centrar en la fatiga, en la resistencia de la cubierta, en las dimensiones de la capacidad de carga, la rigidez y la durabilidad. En general, debido a que la velocidad es relativamente baja, los baleros usados en las prótesis no alcanzarán su vida de diseño bajo circunstancias normales.

Para las empresas dedicadas a los rodamientos, sin duda el diseño de las prótesis los pone a prueba más que ningún otro proyecto. Debido a que las prótesis son diseñadas para una persona, se trabaja con las empresas fabricantes caso por caso por lo que, por mucho, hay más involucramiento con los equipos de ingeniería y diseño que en otros casos.

Tradicionalmente, se trabaja con el grupo de ingeniería y diseño que está más relacionado con las dimensiones y las cargas que tienen que soportar, así como la velocidad de rotación que también están tratando de incorporar.  Por fortuna, la mayoría de las aplicaciones pueden ser satisfechas con los catálogos de rodamientos ya existentes por los diferentes fabricantes en el mundo.

Esto sucede porque los rodamientos están fabricados con base en incrementos de pulgadas o milímetros. Esto permite tener una gran capacidad de flexibilidad en los diseños. Además, debido a que existen un sistema de numeración estándar el cuál es empleado por todos los fabricantes principales de rodamientos, es mucho más fácil obtener los componentes precisos para una prótesis en particular sin que sea necesario hacer una orden especial.

Como alguien cuya familia ha estado en el negocio de los rodamientos desde 1957, me preguntan con muy a menudo de dónde vienen nuestras mayores satisfacciones. Sin tratar de hablar por las generaciones anteriores, mi respuesta siempre ha sido sencilla. Vender rodamientos te coloca en el centro de los milagros actuales.

Dichos milagros (logrados con los rodamientos) pueden ser usados en un tren viajando de Boston a Washington en tan sólo unas horas; en una turbina eólica que aprovecha un regalo de la madre naturaleza para transformarlo en energía; y por último, pero claramente no menos importantes, siendo parte de una solución que le brinda a alguien que ha perdido sus miembros, la oportunidad de caminar.

 

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